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1、第1章 緒論1.1概述機(jī)械加工行業(yè)在我國有著舉足輕重的地位，它是國家的國民經(jīng)濟(jì)命脈。作為整個(gè)工業(yè)的基礎(chǔ)和重要組成部分的機(jī)械制造業(yè)，任務(wù)就是為國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)提供先進(jìn)的機(jī)械裝備和零件。它的規(guī)模和水平是反映國家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志，因此非常值得重視和研究。滾圓機(jī)是一種廣泛應(yīng)用的冷加工成形設(shè)備。根據(jù)三點(diǎn)成圓的原理，利用工件相對(duì)位置變化和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使工件產(chǎn)生連續(xù)的塑性變形，以獲得預(yù)定形狀的工件。該產(chǎn)品廣泛用于鍋爐、造船、石油、木工、金屬結(jié)構(gòu)及其它機(jī)械制造行業(yè)。在國外一般以工作輥的配置方式來劃分。國內(nèi)普遍以工作輥數(shù)量及調(diào)整形式等為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行混合分類，一般分為：在國外一般以工作輥的配置方式來劃
2、分。國內(nèi)普遍以工作輥數(shù)量及調(diào)整形式等為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行混合分類，一般分為：1、三軸滾圓機(jī)：包括對(duì)稱式三軸滾圓機(jī)、非對(duì)稱式三軸滾圓機(jī)、水平下調(diào)式三軸滾圓機(jī)、傾斜下調(diào)式三軸滾圓機(jī)、弧形下調(diào)式三軸滾圓機(jī)和垂直下調(diào)式三軸滾圓機(jī)等。2、四軸滾圓機(jī)：分為側(cè)輥傾斜調(diào)整式四軸滾圓機(jī)和側(cè)輥圓弧調(diào)整式四軸滾圓機(jī)。3、七軸滾圓機(jī)：有側(cè)輥傾斜調(diào)整式七軸滾圓機(jī)。滾圓機(jī)采用機(jī)械傳動(dòng)已有幾十年的歷史，由于結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，造價(jià)低廉，至今仍廣泛應(yīng)用。在低速大扭矩的滾圓機(jī)上，因傳動(dòng)系統(tǒng)體積龐大，電動(dòng)機(jī)功率大，起動(dòng)時(shí)電網(wǎng)波動(dòng)也較大，所以越來越多地采用液壓傳動(dòng)。近年來，有以液壓馬達(dá)作為電源控制工作輥移動(dòng)但主驅(qū)動(dòng)仍為機(jī)械傳動(dòng)的機(jī)液混合傳動(dòng)
3、的滾圓機(jī)，也有同時(shí)采用液壓馬達(dá)作為工作輥旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源的全液壓式滾圓機(jī)。滾圓機(jī)的工作能力是指工件在冷態(tài)下，按規(guī)定的屈服極限卷制最大工件厚度與寬度時(shí)最小卷筒直徑的能力。國內(nèi)外采用冷卷方法較多。冷卷精度較高，操作工藝簡便，成本低廉，但對(duì)工件的質(zhì)量要求較高（如不允許有缺口、裂紋等缺陷），金相組織一致性要好。1.2滾圓機(jī)的原理1.2.1 滾圓機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式滾圓機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式可以分為主運(yùn)動(dòng)和輔運(yùn)動(dòng)兩種形式的運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)是指構(gòu)成滾圓機(jī)的上輥和下輥同步旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)工件前進(jìn)。輔運(yùn)動(dòng)是滾圓機(jī)在滾圓過程中后輥的升降便產(chǎn)生不同曲率的圓弧。該機(jī)構(gòu)形式為非對(duì)稱式三軸滾圓機(jī),其布局結(jié)構(gòu)如圖1.1圖1.1非對(duì)稱三軸滾圓機(jī)1.2.2
4、彎曲成型的加工方式在鋼結(jié)構(gòu)制作中彎制成型的加工主要是卷板（滾圓）、彎曲（煨彎）、折邊和模具壓制等幾種加工方法。彎制成型的加工工序是由熱加工或冷加工來完成的。滾圓是在外力的作用下，使鋼板的外層纖維伸長，內(nèi)層纖維縮短而產(chǎn)生彎曲變形（中層纖維不變）。當(dāng)圓筒半徑較大時(shí)，可在常溫狀態(tài)下卷圓，如半徑較小和鋼板較厚時(shí)，應(yīng)將鋼板加熱后卷圓。在常溫狀態(tài)下進(jìn)行滾圓鋼板的方法有：機(jī)械滾圓、胎模壓制和手工制作三種加工方法。機(jī)械滾圓是在滾圓機(jī)（又叫軋圓機(jī)）上進(jìn)行的。1.3滾圓的發(fā)展趨勢(shì)加入WTO后我國滾圓機(jī)工業(yè)正在步入一個(gè)高速發(fā)展的快道，并成為國民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)和提高人民生活質(zhì)量的作用也越來越大。預(yù)計(jì)
5、“十五”期末中國的滾圓機(jī)總需求量為600萬臺(tái)，相關(guān)裝備的需求預(yù)計(jì)超過1000億元。到2010年，中國的滾圓機(jī)生產(chǎn)量和消費(fèi)量可能位居世界第二位，僅次于美國。而其在裝備工業(yè)上的投入力度將會(huì)大大加強(qiáng)，市場的競爭也愈演愈烈，產(chǎn)品的更換也要求滾圓機(jī)裝備工業(yè)不斷在技術(shù)和工藝上取得更大的優(yōu)勢(shì)：1.從國家計(jì)委立項(xiàng)的情況看，滾圓機(jī)工業(yè)1000萬以上投入的項(xiàng)目達(dá)近百項(xiàng)；2.滾圓機(jī)工業(yè)已建項(xiàng)目的二期改造也將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的用戶群；3.由于滾圓機(jī)的高利潤，促使各地政府都紛紛投資（國家投資、外資和民間資本）滾圓機(jī)制造。其次，跨國公司都開始將最新的車型投放到中國市場，并計(jì)劃在中國加大投資力度，擴(kuò)大產(chǎn)能，以爭取中國更大的市
6、場份額。民營企業(yè)的崛起以及機(jī)制的敏銳使其成為滾圓機(jī)工業(yè)的新寵，民營企業(yè)已開始成為滾圓機(jī)裝備市場一個(gè)新的亮點(diǎn)。滾圓機(jī)制造業(yè)作為機(jī)床模具產(chǎn)業(yè)最大的買方市場，其中進(jìn)口設(shè)備70%用于滾圓機(jī)，同時(shí)也帶動(dòng)了焊接、涂裝、檢測、材料應(yīng)用等各個(gè)行業(yè)的快速發(fā)展。滾圓機(jī)制造業(yè)的技術(shù)革命，將引起裝備市場的結(jié)構(gòu)變化：數(shù)控技術(shù)推動(dòng)了滾圓機(jī)制造企業(yè)的歷史性的革命，數(shù)控機(jī)床有著高精度、高效率、高可靠性的特點(diǎn)，引進(jìn)數(shù)控設(shè)備在增強(qiáng)企業(yè)的應(yīng)變能力、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面起到了很好的作用，促進(jìn)了我國機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。因此，至2010年，滾圓機(jī)工業(yè)對(duì)制造裝備的需求與現(xiàn)在比將增長12%左右，據(jù)預(yù)測，滾圓機(jī)制造業(yè)：對(duì)數(shù)控機(jī)床需求將增長26%；對(duì)
7、壓鑄設(shè)備的需求將增長16%；對(duì)纖維復(fù)合材料壓制設(shè)備的需求增長15%；對(duì)工作壓力較高的擠或沖壓設(shè)備需求增長12%；對(duì)液壓成形設(shè)備需求增長8%；對(duì)模具的需求增長36%；對(duì)加工中心需求增長6%；對(duì)硬車削和硬銑消機(jī)床的需求增長18%；對(duì)切割機(jī)床的需求增長30%；對(duì)精密加工設(shè)備的需求增長34%；對(duì)特種及專用加工設(shè)備需求增長23%；對(duì)機(jī)器人和制造自動(dòng)化裝置的需求增長13%；對(duì)焊接系統(tǒng)設(shè)備增長36%；對(duì)涂裝設(shè)備的需求增長8%，對(duì)質(zhì)檢驗(yàn)與測試設(shè)備的需求增長16%。在今后的工業(yè)生產(chǎn)中，滾圓機(jī)會(huì)一直得到很好的利用。它能節(jié)約大量的人力物力用以彎曲鋼板?？梢哉f是不可缺少的高效機(jī)械。時(shí)代在發(fā)展，科技在進(jìn)步，國民經(jīng)濟(jì)的高
8、速發(fā)展將對(duì)這個(gè)機(jī)械品種提出越來越高的要求，將促使這個(gè)設(shè)計(jì)行業(yè)的迅速發(fā)展。第2章 方案的選擇與確定2.1設(shè)計(jì)原則 根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)，我們確定了幾條設(shè)計(jì)原則，1、機(jī)器必須有較高的加工精度。2， 轉(zhuǎn)子線圈端部滾弧成形后， 剩余直線邊越短越好，不用壓頭機(jī)。3、機(jī)器必須有較寬的加工工件厚度范圍，要求機(jī)器能適用厚度s=315ram左右。4、操作調(diào)整方便，能快速調(diào)整厚度s和滾弧半徑R。5 給操作者提供合理的站位條件。2.2滾圓機(jī)的選擇與確定滾圓機(jī)按軸可分：三軸滾圓機(jī)、四軸滾圓機(jī)、七軸滾圓機(jī)。根據(jù)本次產(chǎn)品的要求，我選擇三軸滾圓機(jī)。三軸滾圓機(jī)是一種應(yīng)用廣泛的冷加工成形設(shè)備。主要有二種滾圓形式，一種是三軸對(duì)稱分布形
9、式，見圖4。這種形式結(jié)構(gòu)簡單緊湊，三軸受力接近，易于設(shè)計(jì)制造，但是加工后，工件兩端剩余直線邊很長，其理論剩余直線邊長為t2， 實(shí)際常比理論值大， 為(620)S。為此工件上滾圓機(jī)前， 必須先在壓頭機(jī)上壓二端， 即增加一臺(tái)壓頭機(jī)及壓頭工序，且壓頭機(jī)上壓出的是非圓弧曲線。如轉(zhuǎn)子線澍端部厚s=12ram貝9最大剩余直線邊長為240ram，線圈端部是一段圓弧， 卒身并不長， 滾圓加工后，兩端還存在不短的直線邊， 即使經(jīng)壓頭，也不能達(dá)到形狀準(zhǔn)確。國內(nèi)生產(chǎn)滾圓機(jī)廠家很多，產(chǎn)品規(guī)格不少。但是形式單一，大多數(shù)是三軸對(duì)稱式。另一種是三軸不對(duì)稱分布形式，見圖5。這種形式結(jié)構(gòu)比對(duì)稱式稍復(fù)雜， 輥軸受力較大但是采用這
10、種形式加工的工件剩余直線邊短，理論剩余直線邊長為(152)s，實(shí)際是對(duì)稱式的(161l0)，與理論值相差不太，按照這一數(shù)據(jù)，如滾軋12m-m厚轉(zhuǎn)子線圈端部，剩余直線邊長約2扭m，在加工中輔之操作者加以修正，基本上能達(dá)到線圈質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。雖然三軸不對(duì)稱式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輥軸受力又大，但是可以不壓頭，不設(shè)置壓頭機(jī)，基本上能使工件全長范圍上彎曲成形。因此決定用三軸不對(duì)稱形式。第3章 傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1主運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)圖1.2主傳動(dòng)鏈?zhǔn)疽鈭D3.1.1上下主軸輥的傳動(dòng)上下主軸輥的傳動(dòng)式由電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)構(gòu)及過橋齒輪實(shí)現(xiàn)的，主傳動(dòng)鏈如圖1-2所示。上下主軸輥傳動(dòng)如圖1-3所示，上下軸輥的傳動(dòng)式用一對(duì)三聯(lián)塊和一對(duì)二聯(lián)塊固定
11、兩個(gè)過橋齒輪使其與上下主軸輥齒輪嚙合實(shí)現(xiàn)的。該方案機(jī)構(gòu)緊湊即實(shí)現(xiàn)了上下軸輥的同速反向運(yùn)動(dòng)又可使上下主軸輥在調(diào)整間隙時(shí)主軸輥傳動(dòng)齒輪不發(fā)生脫離，保證了正常傳動(dòng)。 圖1-3 上下主軸輥傳動(dòng)示意圖 3.1.2上下主軸輥間距的調(diào)整上下主軸輥間距的調(diào)整是通過蝸桿帶動(dòng)上軸滑塊上的蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng),蝸輪內(nèi)徑是絲母,當(dāng)絲母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng),使絲杠上的滑塊做上下移動(dòng),在滑塊上的軸承帶著軸同時(shí)上下移動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)了間隙的調(diào)整。3.2進(jìn)給方案的設(shè)計(jì)3.2.1.后軸輥的運(yùn)動(dòng) 后軸輥的上升才能使銅排受阻彎曲，所以后軸輥的上升、下降（在一定的角度下）便產(chǎn)生了不同曲率的圓弧。后軸輥的調(diào)節(jié)用一單獨(dú)電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。蝸輪、蝸桿減速
12、機(jī)構(gòu)通過空套齒輪帶動(dòng)與箱體相關(guān)的螺母沿固定的絲杠旋轉(zhuǎn)，從而 使箱體沿直線方向運(yùn)動(dòng)，由箱體帶動(dòng)后軸輥實(shí)現(xiàn)進(jìn)給。 后軸輥的調(diào)整（根據(jù)所需要的不同曲率半徑R大小進(jìn)行調(diào)整）可采用電動(dòng)機(jī)粗調(diào)和人工細(xì)調(diào)兩種方式來實(shí)現(xiàn)。第4章 非對(duì)稱三軸滾圓機(jī)設(shè)計(jì)分析4.1.主要參數(shù)已知設(shè)備參數(shù)要求為 （1）輸出速度n=15.6rpm。（2）側(cè)滾自動(dòng)進(jìn)給速度V=0.093m/s。（3）側(cè)滾進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率N=390W，轉(zhuǎn)速n=1400rpm。根據(jù)使用要求并參照同類型機(jī)床（滾圓機(jī)、滾板機(jī)）估算出的上下主軸輥及后軸輥直徑如圖2-1所示。 圖2-2各軸輥幾何位置示意圖上主軸輥 D=120mm 下主軸輥 D=120mm 后軸輥 D
13、=100mm 后軸輥的調(diào)節(jié)方向與豎直方向的夾角參照其它同類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，推薦值為2040度，本機(jī)床為35。上下主軸輥中心線與豎直方向的夾角為，按=（0.4-0.8），取=182.非對(duì)稱式三軸輥滾圓機(jī)床的外型尺寸為長：L=620mm 寬：B=625mm 高：H=1265mm 4.2主軸運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算4.2.1受力情況分析當(dāng)所滾銅排尺寸最大且滾圓半徑最小時(shí)軸輥所受阻力位極限狀況，結(jié)構(gòu)尺寸如圖2-2所示：通過對(duì)極限參數(shù)的計(jì)算而得到的輸入功率即為本機(jī)工件的最大功率。極限狀況下的通篇尺寸為：銅排的最大寬度： b=100mm 銅排的最大厚度： h=12.5mm 要求滾制的最小半徑： r=200mm （1） 計(jì)
14、算受力端的弧長AB：（2） AB弧段的受力分析根據(jù)簡支梁在純彎曲狀況下橫截面上最大正應(yīng)力產(chǎn)生在最大變形處的最外緣，故其正應(yīng)力為式中 M彎矩，； Ymax簡支梁外緣到中性層的矩離，m； IZ橫截面對(duì)中性層的慣性矩，m4； 當(dāng)最大正應(yīng)力時(shí),M即為橫截面上的極限彎矩,且當(dāng)彎矩大于極限彎矩時(shí)，簡支梁發(fā)生塑性變形。銅的許用應(yīng)力（3） 計(jì)算軸輥與銅排間的摩擦力軸輥與銅排之間靜摩擦系數(shù)取f=0.54軸輥與銅排間的靜摩擦力為F=f*N又N=P。所以F=fP=0.5422802=12313.08N4.2.2驅(qū)動(dòng)軸輥的轉(zhuǎn)矩與功率4.2.3計(jì)算電機(jī)功率因?yàn)槭街?總傳動(dòng)效率所以=0.980.980.99=0.825
15、因?yàn)殡姍C(jī)的輸入功率大于1.45kw,為了安全起見，選取的電機(jī)型號(hào)為Y100L-6。其參數(shù)N=1.5KW、n=940r/m。4.2.4傳動(dòng)比的分配式中 -總的傳動(dòng)比； -軸輥的輸出轉(zhuǎn)速； -電機(jī)的輸入轉(zhuǎn)速；為了避免帶輪尺寸過大，取=3.7，則=60.256/3.7=16.285,在閉式圓柱直齒傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)中，（1.21.3）2=，所以=3.6，=4.5。4.3傳動(dòng)裝置各軸的參數(shù)計(jì)算4.3.1各軸的轉(zhuǎn)速=940r/min4.3.2計(jì)算各軸的功率4.3.3計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩4.4各齒輪的計(jì)算4.4.1同步齒形帶的計(jì)算小帶輪齒數(shù)Z1=20,大帶輪齒數(shù)Z2=74，傳動(dòng)比i=3.71. 確定計(jì)算功率 式中 -
16、工作情況系數(shù)，； 2. 齒形帶模數(shù) 取3. 確定小帶輪的節(jié)圓直徑 4. 確定齒形帶速v 5. 確定大帶輪的節(jié)圓直徑6. 計(jì)算中心距A0=(0.72)(D1+D2)=164.5470mm初取A0=450mm所以實(shí)際中心距中心距的變化范圍為164.5470mm7. 計(jì)算齒輪帶帶長和齒數(shù)8. 驗(yàn)算小帶輪上的包角9. 檢驗(yàn) 合格10. 單位帶寬的離心力所產(chǎn)生的張力 式中q每米齒形長度上的重力，查文獻(xiàn)【1】，取11.確定齒形帶寬b式中P-齒形帶許用拉力P=9.8N;=12. 齒形帶傳動(dòng)對(duì)軸的作用力 f=(1.11.2)P式中P-傳遞的圓周力，N;13. 同步齒形帶齒輪的齒形角 帶輪頂圓直徑齒高式中 h-
17、齒形帶齒高h(yuǎn)=1.8mm; e-徑向間隙e=0.82mm;所以 分度圓直徑 分度圓齒距 分度圓齒厚式中，-齒形帶齒高中心線處的齒厚;； f-齒側(cè)間隙 f=0.6mm;所以齒根圓角半徑 r=0.1m=0.12.5=0.25mm齒頂圓角半徑帶輪寬度B=b+(310)=75+5=80mm由以上的計(jì)算知同步齒形帶張力較小，一般在帶與兩輪切點(diǎn)中央的力為重力（)，如果中點(diǎn)的撓度在1028范圍內(nèi)便認(rèn)為是合格的。4.4.2第二級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.齒輪參數(shù)選擇 1）選用圓柱直齒傳動(dòng)。2） 材料選擇：因此級(jí)傳遞功率校大，磨損嚴(yán)重，考慮磨損對(duì)齒輪強(qiáng)度的削弱，小齒輪材料為40Cr，表面需調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為280HBS,大
18、齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。3） 選取精度等級(jí)：選7級(jí)精度(GB10095-88)。4） 選小齒輪齒數(shù)Z1=24，大齒輪齒數(shù)Z2=244.5=108。2. 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算和確定齒輪尺寸 (5.1)（1） 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值a) 試選載荷系數(shù)：Kt=1.3 b) 小齒輪傳遞扭矩：T2=5.339104 Nmmc)齒寬系數(shù)d)材料的彈性影響系數(shù)e)按齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限f)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60n1JLn=609401（2830015）4.06109N2=4.06109/3.2=1.269109g)查得接觸疲勞壽命系數(shù)。h)
19、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力安全系數(shù)S1 ，（2）計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑d1t,代入中較小的值。由式（5.1）得 d1t=51.897mmb)計(jì)算圓周速度V:c)齒寬b:d)齒寬與齒高之比b/h：模數(shù)： mtd1t/Z152.53/242.195mm 齒高： h2.25mt2.252.1954.939mm齒高之比 ： b/h51.897/4.93910.51e)計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù)v=2.55m/s，7級(jí)精度動(dòng)載荷系數(shù)15：Kv=1.11 KH=KF=1 使用系數(shù)：KA=1 KH=1.415KF=1.26故載荷系數(shù)：K=KAKVKHKH=11.1111.415=1.571f)按實(shí)際載荷系數(shù)校正分度
20、圓直徑：g)計(jì)算模數(shù)m： m=d1/Z1=55.278/24=2.3mm3. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) （5.2）(1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值a)查大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限： b)查得彎曲疲勞壽命系數(shù)：c)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取安全系數(shù)S1.4，d)計(jì)算載荷系數(shù)K：e)查取齒形系數(shù)： f)查取應(yīng)力校正系數(shù):g)計(jì)算大小齒輪的并加以比較:故大齒輪數(shù)值較大。(2) 模數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算因?yàn)辇X輪模數(shù)m的大小是由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算所得的承載能力決定的，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算所得的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，又因齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于齒根彎曲疲勞的計(jì)算模數(shù)，故取彎曲強(qiáng)度算得模數(shù)m1.68mm，圓整后m2
21、mm。校正后的分度圓直徑d1=55.278mm。齒數(shù)Z1、Z2： Z1=d1/m=55.278/2=28 ； Z2=Z1=4.528=1264.幾何尺寸計(jì)算a)兩齒輪的分度圓直徑：b)中心距： c)齒寬：取B2=56mm,B1=61mm.4.4.3第三級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.齒輪參數(shù)選擇 1）選用圓柱直齒傳動(dòng)。2）材料選擇：因此級(jí)傳遞功率校大，磨損嚴(yán)重，考慮磨損對(duì)齒輪強(qiáng)度的削弱，小齒輪材料為40Cr，表面需調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。3）選取精度等級(jí)：選7級(jí)精度(GB10095-88)。選小齒輪齒數(shù)Z1=24，大齒輪齒數(shù)Z2
22、=243.6=86.4，取Z2=863. 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算和確定齒輪尺寸 (5.1)（2） 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值c) 試選載荷系數(shù)：Kt=1.3 d) 小齒輪傳遞扭矩：T3=2.269105 Nmmc)齒寬系數(shù)d)材料的彈性影響系數(shù)e)按齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限f)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60n1JLn=609401（2830015）4.06109N2=4.06109/3.6=1.128109g)查得接觸疲勞壽命系數(shù)。h)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力安全系數(shù)S1 ，（2）計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑d1t,代入中較小的值。由式（5.1）得 d1t=85.318mmb)計(jì)算圓周速度V:c
23、)齒寬b:d)齒寬與齒高之比b/h：模數(shù)： mtd1t/Z185.318/243.555mm 齒高： h2.25mt2.253.5557.999mm齒高之比 ： b/h85.318/7.99910.67e)計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù)v=0.25m/s，7級(jí)精度動(dòng)載荷系數(shù)：Kv=1.08 KH=KF=1 使用系數(shù)：KA=1 KH=1.415KF=1.35故載荷系數(shù)：K=KAKVKHKH=11.0811.415=1.528f)按實(shí)際載荷系數(shù)校正分度圓直徑：g)計(jì)算模數(shù)m： m=d1/Z1=90.04/24=3.75mm4. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) （5.2）(1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值a)查大小齒輪的彎曲疲勞
24、強(qiáng)度極限： b)查得彎曲疲勞壽命系數(shù)：c)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取安全系數(shù)S1.4，d)計(jì)算載荷系數(shù)K：K=KAKVKHKH=11.0811.35=1.458e)查取齒形系數(shù)： f)查取應(yīng)力校正系數(shù):g)計(jì)算大小齒輪的并加以比較:故大齒輪數(shù)值較大。(3) 模數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算因?yàn)辇X輪模數(shù)m的大小是由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算所得的承載能力決定的，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算所得的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，又因齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于齒根彎曲疲勞的計(jì)算模數(shù)，故取彎曲強(qiáng)度算得模數(shù)m2.66mm，圓整后m3mm。校正后的分度圓直徑d1=90.4mm。齒數(shù)Z1、Z2： Z1=d1/m=90.4/3=30 ； Z2
25、=Z1=3.630=1084.幾何尺寸計(jì)算a)兩齒輪的分度圓直徑：b)中心距： c)齒寬：取B2=90mm,B1=95mm.5.4.3 第四級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì)：1過橋齒輪參數(shù)選擇IV軸上的小齒輪與軸上的齒輪以及過橋齒輪的齒數(shù)為 Z4=Z5=Z6=Z7=245） 材料選擇：小齒輪材料為40Cr，表面需調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。6） 選取精度等級(jí)：選7級(jí)精度(GB10095-88)。4. 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算和確定齒輪尺寸 (5.1)（3） 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值e) 試選載荷系數(shù)：Kt=1.3 f) 小齒輪傳遞扭矩：T2=7.
26、604105Nmmc)齒寬系數(shù)d)材料的彈性影響系數(shù)e)按齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限f)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60n4JLn=6015.71（2830015）6.78107N2=6.78107/1=6.78107g)查得接觸疲勞壽命系數(shù)。h)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力安全系數(shù)S1 ，（2）計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑d1t,代入中較小的值。由式（5.1）得 d1t=148.24mmb)計(jì)算圓周速度V:c)齒寬b:d)齒寬與齒高之比b/h：模數(shù)： mtd1t/Z1148.24/246.17mm 齒高： h2.25mt2.256.1713.9mm齒高之比 ： b/h148.24/13.91
27、0.66e)計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù)v=0.12m/s，7級(jí)精度動(dòng)載荷系數(shù)：Kv=1.05 KH=KF=1 使用系數(shù)：KA=1 KH=1.44KF=1.26故載荷系數(shù)：K=KAKVKHKH=11.0511.44=1.512f)按實(shí)際載荷系數(shù)校正分度圓直徑：g)計(jì)算模數(shù)m： m=d1/Z1=155.9/24=6.5mm5. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) （5.2）(1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值a)查大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限： b)查得彎曲疲勞壽命系數(shù)：c)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取安全系數(shù)S1.4，d)計(jì)算載荷系數(shù)K：e)查取齒形系數(shù)： f)查取應(yīng)力校正系數(shù):g)計(jì)算大小齒輪的并加以比較:。(4) 模數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算因
28、為齒輪模數(shù)m的大小是由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算所得的承載能力決定的，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算所得的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，又因齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于齒根彎曲疲勞的計(jì)算模數(shù)，故取彎曲強(qiáng)度算得模數(shù)m3.94mm，圓整后m4mm。校正后的分度圓直徑d1=155.9mm。齒數(shù)Z1、Z2： Z1=d1/m=155.9/4=39 ； Z2=Z1=139=394.幾何尺寸計(jì)算a)兩齒輪的分度圓直徑：b)中心距： c)齒寬：4. 軸的設(shè)計(jì)校核計(jì)算：5.6.1 四個(gè)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各軸材料為45號(hào)鋼， A=112mm。軸：軸：P2=1.42kw n2=254r/min 故軸可設(shè)計(jì)為齒輪軸。軸的結(jié)構(gòu)如圖1.1軸
29、：P3=1.34kw n3=56.4r/m 結(jié)構(gòu)如下軸：P4=1.25kw n4=15.7r/m 結(jié)構(gòu)如下軸：P7=1.18kw,n7=15.6r/m 結(jié)構(gòu)如下5.6.2 軸的校核計(jì)算：1. 軸的彎矩計(jì)算由于軸的作為輸出軸其轉(zhuǎn)速最小，扭距最大故只對(duì)軸進(jìn)行校核計(jì)算。根據(jù)受力圖繪出軸的彎矩、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖5.6。0圖3-1 上軸輥受力圖1. 垂直方向的支反力及彎矩圖3-2 上軸輥垂直方向受力圖2. 作用在齒輪上的力2. 水平方向的支反力及彎矩 圖3-3 上軸輥水平方向受力圖當(dāng)量彎矩 式中 是調(diào)整系數(shù)；圖3-4 上軸輥彎距圖所以B剖面為危險(xiǎn)截面，只需要校核該點(diǎn)的強(qiáng)度。B點(diǎn)的直徑d=90mm 所以
30、截面B安全其它軸的強(qiáng)度校核同此，且均安全。 3.2.2 軸的剛度校核（僅校核上軸的剛度） 軸的材料彈性模量E=210GPa 圖3-5 上軸輥受力圖由文獻(xiàn)2表8-1公式得圖3-6 上軸輥各詳細(xì)情況受力圖Fv單獨(dú)作用時(shí),當(dāng)Rva單獨(dú)作用時(shí)，由于AB段與BC段直徑不同不能直接應(yīng)用文獻(xiàn)2表8-1的公式，先設(shè)軸上的B點(diǎn)截面不轉(zhuǎn)動(dòng)，AB段視為懸臂梁，查表得假設(shè)再將B銷右處截開，截面上作用有剪力，彎矩，其中剪力由B端支座反力平衡，不引起軸彎曲。而相當(dāng)于一個(gè)集中力偶。此時(shí)截面A產(chǎn)生與相同的轉(zhuǎn)角,并產(chǎn)生撓度在此基礎(chǔ)上再考慮AB段的轉(zhuǎn)角,截面A總轉(zhuǎn)角及撓度位所以及共同作用時(shí)， 將水平方向與垂直方向的轉(zhuǎn)角及撓度用勾股定理來合成0.006rad0.006rad所以軸的剛度合格. (5)軸承的選擇選擇軸承類型的依據(jù)：安裝軸承處的最小直徑和軸承所受負(fù)荷的大小、方向及性質(zhì)；軸向固定形式；調(diào)心性能要求；剛度要求；轉(zhuǎn)速與工作環(huán)境等。a 軸II、軸軸承的選擇選擇圓錐滾子軸承，可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷，一般成對(duì)使用。（1） .軸II：d=40mm,選擇的圓錐滾子軸承代號(hào)為30208，其尺寸為dDT=408019.75mm，Cr=63KN，Cor=74kN。（2） .軸：d=65mm，選擇的圓錐滾子軸承代號(hào)為30213，其尺寸為dDT=6512024.75mm，Cr=120KN，Cor=152kN。
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